Ze względu na wielofunkcyjność witaminy D pokłada się wiele nadziei w jej korzystnym działaniu w łagodzeniu objawów chorobowych. Coraz więcej doniesień mówi o jej prozdrowotnych właściwościach w wielu obszarach medycyny.
Co to jest epigenom?
Epigenom można opisać jako zbiór znaczników molekularnych znajdujących się w genomie. Znaczniki molekularne są dodawane do genomu poprzez odpowiednie enzymy, np. metylotransferazy, które przenoszą grupy metylowe, czy acetylazy, które przenoszą grupy acetylowe. Znaczniki te mogą decydować o tym, czy dany gen ulega ekspresji, czy nie. Dlatego modyfikacje epigenetyczne są jak „włączniki” i „wyłączniki”, które regulują ekspresję poszczególnych genów. Co najważniejsze, tego typu zmiany nie zmieniają struktury DNA, czyli nie są rodzajem mutacji genetycznej, która jest nieodwracalna, lecz czymś, co ulega dynamicznym zmianom pod wpływem czynników środowiskowych. Obecność znaczników molekularnych pełni istotną rolę podczas specjalizacji poszczególnych komórek, ponieważ trzeba mieć na uwadze, że ogromna różnorodność komórek w organizmie powstaje tylko z jednego genotypu.
Do mechanizmów epigenetycznych zaliczamy: metylację DNA, modyfikacje enzymatyczne histonów oraz niekodujące mikroRNA3. W artykule zostaną omówione dwa pierwsze mechanizmy.
Metylacja DNA i dziedziczenie epigenomu
Najlepiej poznaną modyfikacją epigenetyczną jest metylacja DNA, która polega na przyłączeniu do cytozyny grupy metylowej. Odwrotnym zjawiskiem do metylacji jest demetylacja, czyli usunięcie grupy metylowej z cytozyny; jest ona katalizowana przez demetylazy. Metylacja jest procesem dynamicznym, ponieważ po każdym podziale komórki i replikacji DNA grupy metylowe mogą być dodawane lub usuwane. Każda komórka posiada swój charakterystyczny wzór metylacji, który warunkuje profil ekspresji genów. Zmiany statusu metylacji w DNA za pośrednictwem składników pokarmowych mogą zachodzić poprzez: (1) zmianę dostępności donorów grup metylowych lub\i (2) modulowanie aktywności enzymów związanych z procesem metylacji3.
Kwas foliowy jest intensywnie badany z uwagi na jego związek z procesami metylacji. Niedostateczna podaż kwasu foliowego może prowadzić do zmniejszenia syntezy S-adenozylometioniny (SAM), która jest ważnym donorem grupy metylowej w reakcjach komórkowych. Zmniejszona dostępność SAM skutkuje niewystarczającą metylacją DNA podczas replikacji. Stan taki nazywamy hipometylacją i może on prowadzić do niestabilności genetycznej i uaktywnienia genów np. związanych z transformacją nowotworową. Dodatkowo inny metabolit komórkowy S-adenozylohomocysteina (SAH) jest inhibitorem metylotransferaz i może nasilać hipometylację. Hipometylacja DNA jest obserwowana w nowotworach piersi, jajnika, prostaty, wątroby i białaczkach4. Ponadto hipometylacja może tłumaczyć nadaktywność limfocytów T w niektórych chorobach autoimmunologicznych – reumatoidalnym zapaleniu stawów, toczniu rumieniowatym układowym, twardzinie i zespole Sjögrena5, 6. Każdy składnik pokarmowy lub inny czynnik wpływający na poziom SAM i SAH mogą pośrednio modulować metylację. Inne ważne donory grupy metylowej to metionina, cholina i jej pochodna betaina oraz witamina B12, które są zaangażowane w szlak metylacji. Uproszczony schemat szlaku metylacji w komórce został przedstawiony na rysunku 1.
Wiele uwagi poświęca się związkowi pomiędzy podłożem genetycznym a czynnikami środowiskowymi i ich wpływowi na fenotyp człowieka. Jednak niewiele wspomina się w tym kontekście o zjawiskach epigenetycznych. Zjawiska epigenetycznie i zajmująca się nimi nauka – epigenetyka są łącznikiem pomiędzy podłożem genetycznym a czynnikami środowiskowymi. Jednym z najważniejszych elementów modulujących epigenom człowieka jest żywność, ponieważ może ona nieść w sobie informację, która modyfikuje ekspresję genów w komórce i tym samym może wpływać na tempo starzenia się organizmu oraz ryzyko rozwoju chorób. Bardzo często stosowany jest skrót myślowy: ”dieta zmienia geny”, ale poprawniejszym określeniem jest „dieta zmienia epigenom”.
